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1、 实验5 PCM脉冲编码调制o 、 实验目的o1.加深对PCM编码过程的理解，掌握时分多路通信系统的基本概 念和工作原理；o2.熟悉PCM编、译码专用集成芯片TP3057的功能和使用方法；o3.了解PCM实验系统的工作过程。二、 实验电路工作原理o（一）PCM基本工作原理oPCM的原理如图5-1所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，再进行 脉冲抽样，得到抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅 度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号， 再经编码后转换成二进制码。对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz ，每抽样值用8位二进制数进行编码，即共有28=256个量化值，
2、因 而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。oPCM通信系统属于时分多路通信系统，常见的有PCM24和 PCM30/32，PCM编译码本实验中用PCM30/32系统，PCM30/32 是一个能同时传送30路数字信号的系统，一帧的时间为125us。 125us被均匀地分为32个等份，称为一个时隙，30个信号各占一个 时隙，另外2个时隙中一个为同步时隙，另一个为标志信号时隙。每 话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s,32话路PCM编码后的标准数 码率是2.048MHz。图5-1 PCM的原理框图o(二)PCM编译码电路TP3057芯片介绍o1.编译码器o模拟信号经过编译码器时，在编码
3、电路中，它要经过取样、量化 、编码，如图5-4(a)所示。到底在什么时候被取样，在什么时候 输出PCM码则编码控制来决定，同样PCM码被接收到译码电路后 经过译码、低通滤波、放大，最后输出模拟信号，把这两部分集 成在一个芯片上就是一个单路编译码器，它只能为一个用户服务 ，即在同一时刻只能为一个用户进行编码及译码。在单路编译码 器中，经变换后的PCM码是在一个时隙中被发送出去，这个时隙 号是由编码控制电路来决定的，而在其它时隙时编码器是没有输 出的，同样在一个PCM 帧里，它的译码电路也只能在一个由它自 己的译码控制电路决定的时隙里，从外部接收8位PCM 码。 o2.实验系统编译码器电路的设计o
4、我们所使用的编译码器是把编译码电路和各种滤波器集成在一个 芯片上,该器件为oTP3057。图5-2是它的管脚排列图。oTP3057引脚符号o符号 功 能oVBB 负电源引脚，VBB = -5V 5% 。oANLG GND 模拟地，所有信号均以该引脚为参考点oVFRO 接收滤波器的模拟输出oVCC 正电源引脚，VCC = +5V士5%oFSR 接收帧同步脉冲，FSR为8kHz脉冲序列。oDR 接收帧数据输入.PCM数据随着FSR前沿移入DRoBCLKRCLKSEL 在FSR的前沿后把数据移入DR的位时钟，其频 率可从64kHz至2.48MHz。oMCLKRPDN 接收主时钟，其频率可以为1.54
5、4MHz或 2.048MHz。 oMCLKX 发送主时钟，其频率可以是1.544MHz或 2.048MHz。oBCLKX PCM数据从DX上移出的位时钟，频率从64kHz至 2.048MHz，必须与MCLKX 同步。oDX 由FSX启动的三态PCM数据输出。oFSX 发送帧同步脉冲输入，它启动BCLKX并使DX上PCM数 据移到DX上。oTSX 模拟环路控制输入，在正常工作时必须置为逻辑“0”。oGSX 发送输入放大器的模拟输出。用来在外部调节增益。oVFXI- 发送输入放大器的倒相输入。 oVFXI+ 发送输入放大器的非倒相输入。oTP3057属于PCM30/32系统，编译码时钟为2.048
6、MHz，接收 和发送时时钟为2.048MHz，帧脉冲速率为8KHz，它的发送时隙 与接收时隙直接受发送帧脉冲FSX和接收帧脉冲FSR 控制。图5- 3是TP3057帧同步定时波形图，图5-4是PCM(U705)编码电路各 测量点的波形图。图5-4 PCM编译码(U705)电路测量点波形o图5-5是实验系统中的PCM编译码电路示意图，用了二块TP3057 ，可分别对二路模拟信号进行PCM编译码。图5-5PCM编译码电路示意图o模拟信号从P703和P707输入， 可供选择的信号有：外部输入信 号、同步正弦信号、函数信号、音乐信号、电话信号等。oPCM编码信号从TP3057的DX引脚输出，由FSX引
7、脚上的帧同步 信号决定PCM编码信号输出在32个时隙的其中某一时隙上，本实 验K703和K704都打在第二档，此时K701选择“F8B”即选择在2 时隙进行编译码，K702选择“F8C”即选择在6时隙进行编译码。oPCM译码信号从DR引脚上输入，测量点为P705和P709。此时要 分别连接P704和P705，P708和P709，在P705和P709才有信 号输入。oTP3057对该PCM数字信号进行译码后，恢复的模拟信号1VR和 2VR从VFRO引脚输出，测量点为P706和P710。三、实验内容o1. 观测PCM编码信号的输出时隙。o实验步骤：o（1）连接P201和P703选择同步正弦信号输入
8、，将K703和 K704分别打在第二档；o（2）用示波器的双通道分别测量TP703和TP704,观察两个编 码时隙，并记录波形；o（3）用示波器的双通道分别测量TP703和P704,观察编码后的 波形，看编码波形是否和编码时隙对应，并记录波形；o（4）调节输入信号的幅度，观察编码波形的变化。o2. 观测PCM编译码。o实验步骤：o（1）在实验一的基础上，保持输入信号不变，分别连接P704和P705 ，P708和P709，将DX端的编码波形，送往DR端进行译码。o（2）用示波器观察双通道观察，P703和P706的波形，比较两个信号 ；o（3）连接P705和A_IN将译码后的信号送往音频功放，将K
9、602打在 左边，听听效果；o（4）改变输入信号为音乐信号，在听听效果。o（5）改变输入信号为外加信号，外加信号选择正选输入，频率范围为 200-4KHz，观察译码端输出信号幅度的变化，是否在300-3.4KHz内 有波形输出，其他范围呢？oP703、P707:编码模拟信号输入；oP704、P708：PCM编码数字信号输出；oP705、P709: PCM译码数字信号输入；oP706、P710: 译码模拟信号输出；oTP703、TP704:PCM编译吗帧同步信号。测量点说明：TP703、TP704:PCM编译吗帧同步信号P704、P708：PCM编码数字信号输出实际测量波形：四、实验报告要求o1.根据实验内容的要求，记录各测量点上模拟信号和PCM编译码 数字信号的波形，注意对应的相位关系。画出模拟信号和PCM编 译码数字信号的输入输出的流向图。o2.详细了解TP3057的工作时序要求，运用数字电路知识设计出电 原理图，产生其所需的工作时钟和帧同步窄脉冲（可运用开放 CPLD模块）。
